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中国古代水利工程何以千年不衰

作者: 发布日期:2018-09-25 09:22

  水可为利,亦可为害。我国地域辽阔,地形复杂;加上显著的季风气候,导致降水量和水资源时空分布不均。特有的自然环境和季风气候决定了水利是中华民族生存、发展的必然选择。特殊的自然条件使农业产生了种植业与畜牧业、南稻北粟的划分,水旱灾害的发生以及农业灌溉的需要,使我国自远古就开始重视兴修水利,因地制宜的水利工程在各地均发挥着显著功效。 

  从良渚水坝到大禹治水 

  文明的起源、进步与发展都得益于水的哺育与滋养。自古以来,华夏民族择水而居,早期先民在防御水患和开发利用水资源的治水过程中,创造了独具特色的华夏文明。 

  华夏文明是典型的农耕文明,其中长江中游的玉蟾岩遗址出土了世界上最早的栽培稻标本,距今1.8万~1.4万年;黄河中游的唐户遗址发掘出了距今约9000年的完整的绕房排水系统;长江下游的跨湖桥文化遗址发现了目前世界上年代最早的独木舟,距今大约有七八千年;长江下游距今7000~5300年的河姆渡遗址发现了已知最早的大型干栏式建筑;黄河中游距今7000~5000年的仰韶文化是新石器时代一种彩陶文化,人面鱼纹彩陶盆是其代表性器物;长江下游的良渚文化遗址发现的良渚古城外围水利系统,是迄今所知我国最早的大型水利工程,也是世界最早的拦洪水坝系统,距今约有5000年历史……原始先民们通过智慧用水进行生产、生活,创造了灿烂的早期文明。 

  距今4000多年前的大禹治水,改堵为疏,治水立国,揭开了华夏民族文明进程新的一页,水利由此成为中国历史的重要组成部分。相传大禹治水成功后定天下为九州,宋代的《九州山川实证总图》在当时的认知水平下描绘了《禹贡》中山、河、湖、海及冀、兖、青、徐、扬、豫、荆、雍、梁九州界域及内容。 

  遂公盨是目前所知我国最早的关于大禹治水的实物载体。盨是用来盛黍稷的青铜祭祀礼器。遂公盨内底有铭文10行98字,开篇即言:“天命禹敷土,随(堕)山,浚川……”记述了大禹削平山岗、堵塞洪水、疏导河流的治水方法。 

  从井田沟洫到都江堰、灵渠 

  先秦时期,水利技术与水利理论尚处于起步阶段。 

  夏朝建立以后,开始有了农田规划,按照土壤肥力和灌溉条件区分农田赋税水平。到了商代,井田制下出现了原始的沟洫工程。西周时期,形成了有灌有排的初级农田灌排系统,引水灌溉则有效地发展了农业生产,直接使水造福人类。 

  井田沟洫是我国最早的农田水利技术标准规范。在夏、商、西周三代,我国在土地制度上采行井田制,沟洫就是井田中的灌排系统。当时,按其功用不同和所控制的耕地面积大小,一般分作浍、洫、沟、遂、畎等各级,分别起着向农田引水、输水、配水、灌水以及从农田排水的作用,形成有灌有排的农田水利系统。 

  西周时期,沟洫工程有了发展,出现了“帅天地之度”的治水思想。 

  春秋时期,灌排系统的发展取代了之前的沟洫系统。齐相管仲提出,“善为国者,必先除其五害”“五害之属,水最为大。五害已除,人乃可治”。这种“治国先治水”的思想和主张,在我国水利史上有着十分突出的地位和影响。 

  这一时期还出现了城市排水设施。商朝与西周王朝的都城遗址都发现有排水管道、沟渠等排水设施。对河南偃师二里头(距今3900~3500年)大型都邑的考古,发现了排水管道、渠道以及石砌渗水井等构成的宫殿排水系统。 

  当时,国家设有管理农田水利的官员—稻人。在我国最早的成体系文字—甲骨文中,也有大量关于治水的记载。 

  秦统一中国,是其经济实力和综合国力不断发展壮大的结果,其中,水利建设起到了强大的支撑和保障作用,以都江堰、郑国渠和灵渠为突出代表。 

  秦国蜀守李冰主持修建的都江堰,被誉为“世界水利文化的鼻祖”。都江堰于公元前256年修建,是世界上现存年代非常久远、以无坝引水为特征的宏大水利工程。 

  都江堰位于四川岷江中游的灌县(现在改称都江堰市),创造了人与自然和谐共存的一种水利形式。其堰首三大主体工程鱼嘴分水堤、飞沙堰和宝瓶口,有机配合、协调运行,充分发挥了防洪、灌溉及水运的综合效益,使成都平原由原来的“水涝之地”成为“水旱从人、不知饥馑”的“天府之国”。 

  “深淘滩,低作堰”是都江堰岁修六字诀,埋于飞沙堰对面凤栖窝处的四根柱状体为都江堰卧铁,相传,李冰建堰时,在内江河床下埋有石马,作为每年淘滩深度的标准。后来演变为卧铁。 

  战国末年,秦国穿凿的郑国渠是最早在关中修建的大型水利工程。当时,韩国使“疲秦计”,派水工郑国游说秦王兴修大型灌溉工程,以消耗秦国实力;没想到,事与愿违。公元前246年,秦王嬴政采纳郑国建议,命其主持兴修这一工程。约10年后,郑国渠修成,“于是关中为沃野,无凶年,秦以富强,卒并诸侯”。15年后,秦统一六国。 

  秦统一六国后,为巩固边防,进军岭南,秦始皇听取大臣史禄的建议,于公元前219年下令开凿灵渠,以便运输军粮。灵渠位于今广西兴安县境内,全长37千米,由铧嘴、大小天平以及南北渠组成。它的开通,沟通了湘江和漓江,连接了长江和珠江两大水系,打通了南北水上通道,为秦王朝统一岭南提供了重要的保证。公元前214年,即灵渠凿成通航的当年,秦兵攻克岭南。2000多年来,经历代修整,灵渠一直发挥着巨大功用。 

 

  从“井渠法”到《水经注》 

  汉至南北朝时期,战乱频繁,北方人口向南迁移,政治中心亦南移。江南水源丰富,农业迅速开发,南方水利工程逐渐增多;而黄河流域整体上处于衰落状态,水利开始向东南沿海和珠江流域发展。 

  西汉和东汉王朝将大一统的格局延续了400多年,这一时期成为水利建设的大发展时期,水利建设形成了一个高潮。 

  西汉前期,黄河屡次决口,造成严重水灾。元光三年(公元前132),灾情严重,汉武帝派人去堵塞,没有成功。黄河瓠子决口后,每年均对农业生产造成严重破坏。元封二年(公元前109),汉武帝派人率兵数万堵塞瓠子决口,并亲临黄河决口处指挥堵口,取得成功。汉武帝作《瓠子歌》,以为纪念。 

  龙首渠是西汉时修建的一项引洛灌溉工程,也是我国历史上第一条地下井渠引水工程。它是今洛惠渠的前身,在汉武帝年间,根据庄熊罴的建议修建。施工中最艰巨的一段要穿越商颜山。商颜山高40余丈,土质疏松,若采取明挖,渠岸容易崩坍;于是,修渠群众发明了井渠法,使渠道从地下穿过七里宽的商颜山。由于在施工时挖出了龙骨(化石),渠道遂被命名为龙首渠。 

  井渠法是世界水利史上的伟大创造,在当时,就通过丝绸之路传到了西域。直到今天,这种修渠方法仍在我国新疆及中亚和西南亚等地采用,这就是著名的“坎儿井”。 

  西汉末年,黄河水患持续60余年。到了东汉,汉明帝命水利工程家王景主持治河。王景依靠数十万人的力量,一方面修筑黄河大堤,另一方面整治汴渠渠道,新建了汴渠水门。从此,黄河一直到北宋初年都没有发生大的决溢和改道。于是,便有“王景治河,千年无患”之说。 

  在汉代,铁器已得到普遍使用,其制造和使用量很大,其中,用于水利工程的主要是耒、耜、锸、,它们的主要用途是起土和破土。 

  在汉代,城市已经规划有相对完善的地下排水系统,其中排水管道已经发展成具有不同种类、不同泄水断面以及大小齐备的排水设施。人们在今天的考古遗址中即可见到。 

  魏晋时期水利的一个特点就是重视西部屯田事业。在北方战乱期间,移民相继沿河西走廊西迁,这对当地农田水利的发展产生了一定的影响。 

  《流沙坠简·戍役类》31、32简是在罗布泊地区发现的汉代简牍,其中就记载了有关农田水利灌溉等内容。 

  出土于嘉峪关市东北新城乡魏晋墓葬群的壁画,生动描述了采桑、耕种、井饮、牛耕、射鸟和驿传的场景,反映当时西域地区的繁荣景象。 

  三国至南北朝时期,黄河水患日益严重,中原人口大量南迁。在相对稳定的南方政权统治区,水利有了长足发展,涌现出了当时世界上最高的土石坝工程—浮山堰和世界上第一座拱形堰坝—通济堰。 

  浮山堰是南北朝时期淮河上修建的拦河大坝,是淮河历史上第一座用于军事水攻的大型拦河坝,也是当时世界上最高的土石坝工程。该工程是梁武帝为与北魏争夺寿阳(今安徽寿县)而建。据估算,其主坝高三四十米,形成的水域面积有6700多平方千米,总蓄水量在100亿立方米以上,浮山堰主副坝填方约达200多万立方米。这几项指标在当时都居世界第一位。坝高往往是水利工程技术水平最直接的表现,国外的土石坝直至12世纪才突破30米高度,比浮山堰晚了600多年。 

  通济堰是迄今为止所知世界上最早的拱形堰坝,位于浙江丽水,距今已有1500年历史,是浙江省最古老的大型水利工程,在我国乃至国际水利史上都称得上是一个创举。 

  通济堰是以引灌为主、蓄泄兼备的水利系统,渠道呈竹枝状分布,由干渠、支渠及毛渠三部分组成,干渠上分凿出大小支渠、毛渠321条,蜿蜒穿越整个碧湖平原,使平原上的几万余亩农田得以旱涝保收,至今仍惠泽当地百姓。 

  这一时期,在农业技术、水文地理方面,出现了《齐民要术》和《水经注》这样的传世著作。 

  《齐民要术》为北魏农学家贾思勰所著的综合性农学著作,是我国现存最早的完整农书,也是世界农学史上最早的专著之一。全书系统总结了6世纪以前黄河中下游地区的农业生产,被誉为“中国古代农业百科全书”。书中记载了20余种农业工具和颇为完整而合理的灌排系统,极大提升了当时农业灌溉的成效。 

  《水经注》是古代中国地理名著,作者是北魏郦道元。《水经注》因注《水经》而得名,书中详细记载了1000多条大小河流及有关的历史遗迹、人物掌故与神话传说等,是中国古代最全面、最系统的综合性地理著作,其中对河流河道、历史水文、湖泊和农业地理等情况进行了较为全面的记载。 

  从《水部式》到大运河 

  隋唐宋时期,在相对稳定的政治局面下,我国传统水利进入发展成熟期,灌溉、航运和防洪工程建设取得重大成就,水利工程技术取得长足进步,水利管理法规体系日趋完善。 

  敦煌是古代丝绸之路上的重要枢纽。20世纪初,人们在敦煌莫高窟发现了敦煌遗书,其中包括失传千年的唐代中央政府颁布的水利管理法规—《水部式》,这是我国现存最早的全国性水利法典。 

  《水部式》残卷为手写本,现存7纸144行,其内容包括农田水利管理,水力机械设置及其用水量的规定,航运船闸和桥梁渡口的管理与维修,渔业管理以及城市水道管理等。 

  这一时期,蓬勃发展的水利建设造就了许多典型的古代水利工程。 

  甬江流域的它(tuō)山堰是我国古代典型的御咸蓄淡引水灌溉枢纽工程,位于宁波鄞江镇。唐代大和七年(833),由鄮县(即今浙江鄞县)县令王元玮创建。它山堰是用条石砌筑的拦河溢流坝,堰身采用独特的木石空心结构。表面条石砌筑为多级阶梯状,以消能防冲。这座坝平时可以下挡咸潮,上蓄溪水。千余年来,历经洪水冲击,基本完好,仍然发挥着阻咸、蓄淡、引水及泄洪作用。 

  霍童引水工程,即霍童涵洞,位于福建宁德霍童石桥村,始建于隋皇泰元年(618),由隋朝谏议大夫黄鞠所修造。黄鞠在霍童溪南北岸分别开凿“龙腰”渠及“琵琶洞”(又称“蝙蝠洞”“枇杷洞”),受益耕地达数千顷。黄鞠被后人誉为“中国隧道水利工程的先行者”。 

  还有福建莆田的木兰陂(bēi)。木兰陂始建于北宋治平元年(1064),由陂首、渠系以及堤防等组成。陂首的滚水坝上障诸溪,下阻海潮,体现了当时的最高技术水平。坝体中段布设舌状护坦,下游方向凿有闸槽,可垒砌数量不等的闸板来调整蓄泄水量。 

  这一时期还重修了山河堰。 

  山河堰渠首位于陕西省汉中市,创修于刘邦为汉王都南郑时,是汉中最早的灌溉工程。南宋绍熙四年(1193)夏季,山河堰“六堰尽决”,“是年秋,使者奉旨,乃重加修茸,至次年二月落成”。《重修山河堰碑》是记载此事的一处摩崖石刻,为“石门十三品”之一。 

  近年来,城市内涝逐渐增多,不少媒体曾介绍过一些地区和城市至今还在使用的古代防洪排涝系统,赣州古城即是其中代表。赣州古城位于南方多雨地区,自古面临洪水和内涝威胁。自北宋熙宁年间(1068~1077)起,得益于以福寿沟为核心的一套防洪排涝系统,古城区千年不涝,号称“浮城”,遗惠至今。 

  水工技术的发展主要体现在水准测量技术和物候的观测与总结,北宋时期已经有了专门的水准测量仪器。物候指动植物的生长、发育过程中对气候的反应,宋时物候以黄河水的涨落来命名,如《宋史·河渠志》中记载的“麦黄水”指农历四五月间麦熟时节黄河涨水。 

  除了水工的进步,水文上也有一大亮点。白鹤梁水文题刻是世界上已知时间最早、延续时间最长、数量最多的水文题刻,真实记录了自唐广德元年(763)以前至20世纪60年代这1200余年来72个枯水年份的长江水位情况,系统反映了长江流域枯水年份水位变化的规律,为长江航运以及水利工程的兴建等提供了科学依据。它是全世界唯一一处以刻石鱼为“水标”,并观测记录水文的古代水文站,被誉为“世界第一古代水文站”。 

  随着社会生产力的进一步发展以及政治、经济、军事等方面的需要,人们对水运事业提出了新的要求;于是,大运河出现了。 

  大运河是世界上开凿时间最早、规模最大、线路最长、延续时间最久且如今仍在使用的人工运河,是我国古代重要的漕运通道和经济命脉。大运河始建于公元前486年,包括隋唐大运河、京杭大运河和浙东大运河三部分,全长2700千米,贯通北京、天津、河北、山东、河南、安徽、江苏与浙江,连接海河、黄河、淮河、长江和钱塘江五大水系,是我国古代南北交通的大动脉,至今已有2500多年的历史。 

  大运河显示了我国古代高超的水利工程技术,表明我国是世界上最早发明船闸的国家,也是最早建造多级船闸的国家。为保障航运,历代对船闸、水柜和堰坝等工程措施进行长期探索,留下了堰埭、复式船闸、梯级船闸、澳闸以及运河水源工程等宝贵的遗产。 

 

  从《漕河议》到“束水攻沙” 

  元明清时期,治河防洪、农田水利、航运工程等水利事业在全国范围内得到前所未有的普遍发展。在长期治水实践的基础上,治水理论和河工技术达到一个新的高度,涌现出了大批水利名人、名著。 

  在水利科技方面,元明清三代总结性水利科学著作相当丰富,出现了徐光启《漕河议》等水利规划理论专著,王祯《农书》、徐光启《农政全书》等农田水利技术百科,还有徐光启《泰西水法》、王征《远西奇器图说》等介绍西方物理学、工程学成果的著作。在江河治理方面,黄河流域有著名的贾鲁治河,长江流域有荆江大堤防洪工程。 

  由于河患十分严重、河道变迁频繁,明清时期,治河功臣辈出,各种治水理论和思想争鸣,其中,明代徐有贞的“分疏导流”与潘季驯的“束水攻沙”理论实践最为著名。 

  所谓“束水攻沙”,就是收紧河道,利用水的冲力冲击河床底部泥沙,从而达到清淤防洪的目的。这种方法,我们今天仍在使用。 

  这一时期,关于治水,留下了很多珍贵的文物,如镇水石兽、石匾碑刻等。 

  行之有效的水工技术 

  古人总结出了大量行之有效的水工技术,在历朝历代的治水实践过程中发挥着重要的作用。 

  海塘是抵御海潮侵袭、保护沿海城乡安全和生产的堤防工程,主要分布在江浙一带。海塘最早起源于钱塘江口,汉代,华信筑海塘;五代时,吴越王钱镠筑捍海塘,创竹笼石塘。此后,海塘工程技术不断更新,清代经历康雍乾三朝不断营造和完善的海宁鱼鳞大石塘,屹立至今,代表了古代海塘技术的最高成就。 

  “圩田”,又称“围田”,在浅水沼泽地带或河湖淤滩上筑堤,围田于内,挡水于外,围内开沟渠、设涵闸,实现排水灌溉,是江淮地区一种独特的水利工程形式。 

  “坎儿井”是干旱荒漠地区一种特殊的灌溉系统,是开发利用山前冲积扇地下潜水进行农田灌溉和人畜饮用的一种古老的水平集水工程,被普遍采用于新疆吐鲁番地区。坎儿井由竖井、暗渠、明渠和蓄水池四部分组成。 

  埽工是我国独创的用于护岸、堵口和筑堤等工程的水工构件,主要用于黄河等多沙河流上。埽工在宋代已普遍使用,卷埽技术已比较成熟。从清乾隆年间开始,逐渐改为厢埽。 

  埽工有就地取材、制作迅速等特点,既能在洪水期抗御水流对河岸坝垛的冲刷、防止堤岸坍塌,又能适用于河道截流、水中进占筑坝以及堵复溃决口等施工,被广泛应用于黄河治理,在历年抗洪抢险中发挥了重要作用。 

  以水能为动力 

  我国古代还发明了大量的水利机具,它们是利用水能为动力的古代提水或加工机械。这些机具的发明和推广使用,对我国古代农田水利的发展起到了巨大的推动作用。 

  按照用途,古代水利机具可以分为提水器具和水能机械两大类。 

  首先来看提水器具。在工业革命之前,用于排灌的提水机械大致经历了从人力、畜力的应用,到水力、风力的应用两个发展阶段,以桔槔和辘轳为代表。 

  桔槔(jié gāo),又称“吊杆”“称杆”,它在横杆的一端绑上或悬上一块重石头,另一端系有汲器。当要汲水时,人用力将汲器一端往下压,另一端则上升。当汲器汲满后,利用杠杆原理,借助重物的重量可将汲器提升。 

  辘轳是为了满足深井灌溉的需要,人们利用轮轴原理发明的。据《物原》记载:“史佚始作辘轳。”史佚是周代初期的史官。这表明,早在公元前1100多年前,古人就发明了辘轳。到春秋时期,辘轳已经流行。辘轳的垂直提升方式,使人们可以高效汲取深层地下水,由此摆脱地表水的限制,不断扩大生产与生活区域。这种汲水方式,我们今天还在使用。 

  随着大田灌溉需水量的增加,能够循环往复、持续提水的水车开始出现。 

  翻车,又名龙骨水车,有人力、畜力和风力等多种形式,如牛转翻车、坐式龙骨车、八帆风力龙骨水车、单人拔式龙骨车,等等。最早的翻车由东汉末年马钧发明,当时采用手拉式。“龙骨”一名,最早文字记载见于陆游《春晚即景》中“龙骨车鸣水入塘,雨来犹可望丰穰”的诗句。 

  风车,在中国已有数千年的历史,最早的形象记载是东汉晚期(公元2世纪)墓葬的壁画。风车也能用来提水。八帆式风力水车即是利用风力提水的工具,由风车和水车两部分组成。这种风力水车的风轮由八面与船帆相似的布蓬组成,能利用来自任何方向的风,不需调迎风向。 

  在利用机械提水灌溉的同时,古人也注意到了水中所蕴含的能量,并据此创造出水碓、水磨和水转纺车等机械工具,将水能转化为机械能,用于农业和手工业生产。 

  水碓,又称机碓、水捣器,是一种利用水力、杠杆和凸轮原理舂米的工具,用水力把粮食皮壳去掉,是脚踏碓机械化的成果,发明于汉代。 

  磨坊是综合性谷物加工机械,中间竖有立式水轮,水流冲击水轮产生动力,水轮中轴延长,中轴转动时推动水砻、水磨和水碓同时工作,把稻谷脱粒并磨成浆舂成粉,成功实现了多种作业的同时进行。 

  水转大纺车是古代的水力纺纱机械,发明于南宋后期,元代盛行于中原地区,是当时世界上最先进的纺纱机械。水转大纺车的原动机构是一个直径很大的水轮,水流冲击水轮上的辐板,带动大纺车加工麻纱和蚕丝。 

  把水能作为一种自然资源加以开发利用,从粮食加工进至鼓风冶铁,再推广到纺织行业,在这方面,可以毫不夸张地说,我们的祖先走在了世界各国的前头。 

本文来自《百科知识》

 

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来源: 编辑:系统管理员